Kağıt endüstrisi atık suyunun anaerobik arıtımında iz elementlerin biyometan oluşumuna etkisi
The effect of trace elements in biomethane production from anaerobic treatment of paper mill wastewater
- Tez No: 643025
- Danışmanlar: DOÇ. DR. DENİZ UÇAR
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Çevre Mühendisliği, Environmental Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2020
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Harran Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 170
Özet
Alternatif enerji kaynaklarından yaygın kullanılan biyogazın üretim basamaklarının, teknolojilerinin geliĢtirilmesi ve üretim verimliliğinin arttırılması günümüz çalıĢmalarının amacı olmuştur. Anaerobik sistemde çalışan mikroorganizmaların daha fazla metan üretebilmeleri ve hassas bir sistem olan anaerobik basamakların kararlı halde çalışması için iz element ilavesi gerekebilmektedir. Herbir atıksuya ve kullanılan aşıya göre iz element türü ve ihtiyaç duyulan konsantrasyonu değiĢmektedir. Kağıt endüstrisi birim ürün başına en fazla su tüketen sektörlerden olup üretilen kağıdın cinsine ve üretim Ģekline göre değiĢmekle birlikte ton kağıt üretiminde ortalama 50 ton su kullanılmaktadır. Yüksek kirlilik (3000 - 4000 mg KOĠ/L) içeren bu atıksular büyük oranda biyolojik olarak parçalanabilir doğası gereği anaerobik arıtımı cazip hale getirmektedir. Bu tez çalıĢmasında bir kağıt endüstrisinden alınan atıksu ile anaerobik süreçlerde görev alan mikroorganizmaların biyokimyasal reaksiyonlarında yaygın olarak ihtiyaç duyduğu Fe, Cu, Ni, Co iz elementleri ve Mg elementinin etkisi araĢtırılmıĢtır. Ġz elementlerin birbirlerinden bağımsız olarak ilavesi ve hepsinin birlikte olduğu farklı konsantrasyonlar denenerek ideal iz element reçetesinin oluĢturulması hedeflenmiĢtir. Mezofilik koĢulda 15 günlük inkübasyon sonucunda tek boyutlu çalıĢmalarda en uygun konsantrasyon değerleri ve metan üretiminde sağlanan yüzdelik artıĢları Fe, Cu, Ni, Co ve Mg için sırasıyla 5 mg/L, 0.5mg/L, 0.5 mg/L, 0.5 mg/L, 100 mg/L ve %10.05- %46.51- %14.29-%24.53 ve %17.13‟dır. Tek boyutlu iz element denemelerinde genel olarak içeriğindeki kalorifik değere sahip olan metan hacminde anlamlı artıĢlar sağlanmıĢtır. Ġz elementlerin etkilerinin birlikte değerlendirildiği çalıĢmalarda ise Box-Behnken tasarım (BBT) yöntemi kullanılmıĢtır. Program, 5 iz elementten oluĢan değiĢkenler için 46 denemeden oluĢan bir deney listesi oluĢturmuĢtur. Bu deneme kriterlerine göre iĢletilen reaktörlerin inkübasyonu sonrasında elde edilen biyogaz ve metan değerleri ile her bir bağımlı değiĢken için ANOVA tablosu oluĢturulmuĢ olup biyogaz ve metan için regrasyon katsayıları sırasıyla 0.9227 ve 0.9182 olarak belirlenmiĢtir. Ayrıca çok boyutlu iz element denemeleri için gerekli olan optimum değerleri içeren bir iz element reçeteside BBT ile oluĢturulmuĢtur. Ġz element reçetesine göre Fe, Cu, Ni, Co ve Mg‟den oluĢan çoklu iz element ilavesi için BBT‟nin belirlediği optimum konsantrasyonları sırası ile 196.8 mg/L, 0.01 mg/L, 1.30 mg/L, 1.31 mg/L ve 50,63 mg/L‟dir. Böylelikle kağıt endüstrisi atıksuyunun anaerobik arıtılmasında çoklu iz element etkisinin belirlenmesi ve iz element reçetesinin oluĢturulması 46 farklı koĢulun denenmesi ile kısa sürede belirlenmiĢtir. Belirlenen iz element reçetesi ile kontrol testleri yapılmıĢ ve metan oranında %18.08 arttş elde edilmiĢtir. Kinetik çalıĢması ile biyogaz ve metan oluşum hacimleri inkübasyonun 8. güne kadar kontrol grubu ile iz element ilaveli reaktörler birbirine paralel sonuçlar verirken, inkübasyonun 9. günü itibarıyla iz element ilave edilen reaktör grubunda daha yüksek biyogaz hacmi ve metan içeriği sağlanmıĢtır. 15 günlük inkübasyon sonrasında iz element içeren reaktörde metan hacminde %40 artıĢ elde edilmiĢtir. Reaktörden alınan anaerobik çamur numunelerindeki nükleik asitler MiSeq Reagent kiti ile izole edilmiĢ ve illumina sequencing ile mikrobiyal kominite de Methanosaeta thermophila türünün baskın olduğu belirlenmiştir.
Özet (Çeviri)
The aim of today's studies is to improve the production steps and technologies of biogas, which is widely used from alternative energy sources, and to increase production efficiency. Trace elements may be required for microorganisms working in anaerobic system to produce more methane and stable operation of anaerobic steps, which is a sensitive system. The type of trace element and the required concentration vary according to each wastewater and the vaccine used. The paper industry is one of the sectors that consume the most water per unit of product, and it varies depending on the type and production type of the paper produced, but an average of 50 tons of water is used in ton paper production. These wastewaters containing high pollution (3000 - 4000 mg COD / L) make the anaerobic treatment attractive due to its highly biodegradable nature. In this thesis, the effects of Fe, Cu, Ni, Co trace elements and Mg, which are widely needed in the biochemical reactions of microorganisms involved in anaerobic processes with wastewater from a paper industry, were investigated. It is aimed to create the ideal trace element prescription by adding trace elements independently and trying different concentrations of them all together. As a result of 15-days incubation under mesophilic condition is the most appropriate concentration values and the percentage increases achieved in methane production in one-dimensional studies for Fe, Cu, Ni, Co and Mg are 5 mg/L, 0.5 mg/L, 0.5 mg/L, 0.5 mg/L, 100 mg/L and 10.05% - 46.51% - 14.29% - 24.53% and 17.13% respectively. In one-dimensional trace element experiments, significant increases in methane volume with calorific value in general were achieved. In the studies where the effects of trace elements were evaluated together, the Box-Behnken design (BBT) method was used. The program created a test list of 46 trials for variables of different concentrations of these 5 trace elements. The biogas and methane values obtained after incubation of the reactors operated according to these trial criteria and ANOVA table were created for each dependent variable and the regression coefficients for biogas and methane were determined as 0.9227 and 0.9182, respectively. In addition, a trace element prescription containing the optimum values required for multidimensional trace element experiments was created with BBT. According to the trace element recipe, the optimum concentrations determined by BBT for the addition of multiple trace elements consisting of Fe, Cu, Ni, Co and Mg are 196.8 mg / L, 0.01 mg / L, 1.30 mg / L, 1.31 mg / L, 50.63 mg / L respectively. Thus, the determination of the multiple trace element effect in the anaerobic treatment of the paper industry wastewater and the creation of the trace element recipe were determined in a short time with the trial of 46 different conditions. Control tests were performed with the determined trace element prescription and an increase of 18.08% was achieved in the methane ratio. With the kinetic study, the biogas and methane formation volumes yielded parallel results with the control group and trace element added reactors until the 8th day of incubation, whereas as of the 9th day of incubation, a higher biogas volume and methane content were provided in the reactor group in which trace elements were added. After 15 days of incubation, 40% increase in methane volume was achieved in the reactor containing trace elements. The nucleic acids in the anaerobic sludge samples taken from the reactor were isolated with the MiSeq Reagent kit and the Methanosaeta thermophila species was predominant in the microbial community with illumina sequencing.
Benzer Tezler
- Biogas recovery during anaerobic treatment of lignocellulose-rich pollutants with high sulphate content: an investigation via innovative applications
Yüksek sülfat içerikli lignoselüloz bakımından zengin kirleticilerin havasız arıtımı sırasında biyogaz geri kazanımı: yenilikçi uygulamalarla bir araştırma
EDA YARSUR
Yüksek Lisans
İngilizce
2021
Çevre Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÇİĞDEM GÖMEÇ
- Combined effect of water hyacinth and trichocladium canadense on biogas production during anaerobic treatment of wastewater with antibiotics mixture
Antibiyotik karışımı içeren atıksuyun havasız arıtımı sırasında biyogaz üretimi üzerinde su sümbülü ve trichocladium canadense'ın birleşik etkisi
ISMI KHAIRUNNISA ARIANI
Yüksek Lisans
İngilizce
2019
Çevre Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ÇİĞDEM GÖMEÇ
DOÇ. DR. SEVCAN AYDIN
- Aerobik membran biyoreaktörlerde farklı karbon/azot oranına sahip atıksuların arıtımı ve aktif çamur özelliklerinin değişimi
Treatment of wastewater having different carbon to nitrogen ratio and activated sludge properties in aerobic membrane bioreactors
HANİFE SARI ERKAN
Doktora
Türkçe
2017
Çevre MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. GÜLEDA ENGİN
- Life cycle assessment of a restaurant
Bir restoranın yaşam döngüsü analizi
ELİF HİLAL ARIKAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2021
Çevre Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FATMA GÜLEN İSKENDER
- Kağıt fabrikası atık suyunun geri kullanımı
Paper machine wastewater reuse
RECEP AKAY
Yüksek Lisans
Türkçe
2010
Kimya MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÜLKER BEKER